喷雾冷却时,液膜厚度过大和蒸汽与液滴的逆向运动都会影响沸腾的换热效果。针对这一问题,本文提出一种新的解决方案——脉冲式喷雾冷却。首先从沸腾传热的理论基础出发,阐述了核态沸腾的传热机理,重点介绍了汽泡动力学方面的理论。在这个基础上提出喷雾冷却的传热机理,为脉冲式喷雾冷却的可行性提供理论依据。针对提出的可能方案,设计一套实验系统,尝试用实验寻找脉冲喷雾提高换热效果的规律。实验中通过控制脉宽和占空比调节表面的液膜厚度,寻找适当的值,使换热效果得到提高。实验用带锥度的铜棒实现高热流密度加热表面。脉冲的控制和调节由电控喷嘴和一块集成电路板来实现。实验结果显示在压力为0.5MPa,喷头距加热铜表面60mm,喷雾周期为50ms的工况下,换热系数随着占空比呈抛物线趋势分布。并且实验测到的最高值在占空比0.67时,比连续喷雾冷却提高了4%。将压力下降到0.46 MPa、占空比为0.65时,脉冲喷雾冷却比连续喷雾,换热系数提高了10%,效果非常地明显。分析其原因,认为造成这一结果主要是由于停喷期间液膜变薄。其后果是热阻减小,汽泡脱离壁面到达液膜表面破裂、蒸汽逸离的时间变短,使得液膜内的扰动加剧,以及更多的汽泡在没有达到脱离直径时,顶端已经达到液膜表面并破裂,蒸汽逸离。